Il gene CFTR che causa la fibrosi cistica (FC) si trova sul cromosoma 7 all’interno del nucleo delle cellule e può portare con sé vari tipi di mutazioni che causano la malattia: tra esse vi sono le mutazioni dette di stop o non senso o più precisamente codoni di stop prematuro (PTC). In assenza di mutazioni, il codice contenuto nel gene viene prima trascritto in un RNA messaggero (mRNA), il quale a livello del ribosoma – a volte chiamato il banco del laboratorio della cellula – viene tradotto nella proteina CFTR normale. Se è presente una mutazione PTC, cioè di stop, i trascritti mRNA sono alterati e spesso vengono eliminati dal meccanismo di sorveglianza della qualità nella cellula, prima ancora di arrivare al ribosoma. Anche qualora arrivi sul ribosoma una quantità sufficiente di mRNA alterato, il processo di traduzione in proteina CFTR, consistente nell’inserimento di un aminoacido alla volta nella lunga sequenza che la compone (1.480 amioacidi), si inceppa nel punto in cui il ribosoma trova il segnale di stop: la proteina viene prodotta con una sequenza troncata. L’interruzione può avvenire in una fase precoce, intermedia o tardiva della costruzione dell’intera sequenza. Può avvenire anche che il meccanismo di traduzione del mRNA si riavvii ad opera di meccanismi cellulari endogeni che riescono a superare il segnale di stop, ma il riavvio porta all’inserimento di un aminoacido sbagliato, come avviene per le mutazioni che agiscono con meccanismo missenso. Certo è che dobbiamo conoscere ancora molti aspetti di questi complessi meccanismi. Si capisce dunque come sia difficile predire l’esito di una mutazione stop affidandosi a regole predeterminate e le difficoltà che stanno incontrando i ricercatori per trovare una strategia terapeutica.
Per arrivare a quest’obiettivo, uno studio recentemente pubblicato, cerca di fare ordine tra le mutazioni di stop in fibrosi cistica (1), utilizzando uno spettro di tecniche biofisiche e biochimiche per analizzare le conseguenze funzionali del PTC localizzato in diverse posizioni della sequenza del gene CFTR. Nello studio (1) sono state analizzati tre tipi di mutazioni stop, e precisamente W1282X, G542X e E60X, vagliando i loro diversi effetti sulla proteina. Il numero all’interno della sigla della mutazione indica a che punto (su 1.480 aminoacidi) lo stop interviene. I ricercatori mostrano che nel caso di W1282X, mutazione stop localizzata nella zona terminale della proteina (la sintesi si arresta a 1.282 aminoacidi su 1.480), il frammento troncato che viene prodotto può lo stesso funzionare, almeno parzialmente, come canale cloruro; inoltre, fatto molto importante, la corrente trasmessa dal canale aumenta per effetto di un farmaco potenziatore e in parte anche per effetto di un correttore. Al contrario, in G542X il segnale di stop è localizzato a un terzo della catena proteica (vengono sintetizzati 542 aminoacidi su 1.480), e si osserva che l’interruzione più precoce porta a una proteina che fa passare scarsa corrente ionica attraverso il canale. Infine, per effetto della mutazione E60X il segnale di stop si localizza proprio all’inizio della catena (60 aminoacidi su 1.480): in questo caso sul ribosoma vengono prodotti, in reiterazione, brevi frammenti di proteina, molto poco funzionanti.
Questo studio è molto interessante, anche se il suo limite è che i ricercatori hanno utilizzato cellule umane e cellule da modello murino mutate per la mutazione voluta, e non cellule provenienti da pazienti FC. L’interesse risiede nelle ricadute pratiche che le nuove conoscenze suggeriscono. Mutazioni quali W1282X sembra possano trattenere una funzione residua della proteina CFTR sulla quale intervenire con farmaci modulatori già in commercio. Un trial clinico in corso (NCT03624101) sta già investigando in 5 pazienti con mutazione W1282X l’efficacia di un periodo di trattamento con correttore + potenziatore (Symdeko), alternato al solo potenziatore Kalydeco. Lo studio clinico è in corso e si concluderà nel 2021.
È invece più complicato superare lo scoglio stop nel caso di mutazioni come G542X e E60X, a causa dello stop più precoce che comporta un cambiamento più drastico nella sintesi della proteina. In questi casi è opportuno cercare molecole apposite con effetto read-through (lettura completa del messaggio), come quelle in fase di brevetto del progetto FFC#3/2017, o come quella sperimentata nel trial clinico di fase 2 (NCT04135495), in cui il composto ELX-02 viene somministrato a piccolo gruppo di pazienti con almeno un allele G542X. Soluzioni legate al gene editing o RNA editing per mutazioni stop (progetto FFC#5/2018) al momento sembrerebbero lontane dalla clinica. Aggiungiamo a questo le attive ricerche per rivolgersi a canali alternativi alla CFTR, il cui effetto terapeutico sarebbe mutazione-indipendente; i canali alternativi sono attivamente studiati dai ricercatori della rete FFC e se ne è recentemente parlato su questo sito (3).
1) Yeh JT, Hwang TC. Positional effects of premature termination codons on the biochemical and biophysical properties of CFTR. J Physiol. 2020 Feb;598(3):517-541. doi: 10.1113/JP278418. Epub 2019 Nov
2) Il composto ELX-02 per il trattamento delle mutazioni stop supera le prove su organoidi e trial clinico di fase I, 14/06/2019
3) Un nuovo approccio terapeutico per il trattamento della fibrosi cistica: il potenziamento del canale anionico TMEM16A, 13/01/2020
